什么是谐波?这是怎么发生的

谐波是指周期性非正弦交流电经傅里叶级数分解得到的各种分量,大于基波频率的整数倍,通常称为高次谐波,而基波是指与工频(50Hz)频率相同的分量。高次谐波干扰是当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”,急需采取对策。

电网谐波主要由发电设备(供电终端)、输配电设备和电力系统的非线性负荷引起。

1.电源终端产生的谐波

很难实现发电机三相绕组的绝对对称,并且由于制造工艺的影响,也很难实现其铁芯的绝对均匀性。此外,由于发电机的稳定性等其他原因也会产生一些谐波,但一般来说相对较少。

2.输配电过程中产生的谐波

电力变压器是输配电过程中的主要谐波源。由于变压器的设计需要考虑经济性,其铁芯的磁化曲线处于非线性饱和状态,使得工作时的磁化电流呈峰形,从而产生奇次谐波。

变压器铁心的高饱和度使其工作点偏离线性曲线,产生较大的谐波电流,奇次谐波电流比例可达变压器额定电流的0.5%以上。

3.电力设备产生的谐波

(1)整流器晶闸管设备。由于整流晶闸管广泛应用于开关电源、机电控制、充电装置等诸多方面,给电网带来了相当多的谐波。据统计,整流设备引起的谐波占全部谐波的近40%,是谐波的一个主要来源。

(2)变频设备。电机、电梯、泵、风机等机电设备中常用的变频设备。,由于大部分是相控的,其谐波分量比较复杂,除了整数次谐波分量外,还含有一定分数的谐波分量。变频设备的功率普遍较大,其广泛应用给电网造成了越来越多的谐波。

(3)气体放电电光源。气体放电电光源,如高压钠灯、高压汞灯、荧光灯、金属卤化物灯等,伏安特性具有严重的非线性,有些电光源还具有负伏安特性,会给输电网络带来奇次谐波分量。

(4)家用电器。在空调、冰箱、洗衣机、电风扇等带有绕组的电气设备中,由于不平衡电流的变化,也可以改变电源波形。此外还有电脑、电视、温控灶具、调光灯等。,由于它们具有一定的调压和整流功能,也会产生高次奇次谐波分量。

(5)其他电气设备。

扩展数据:

谐波的危害

(1)对于旋转发电机和电动机,谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子电路和铁芯中产生附加损耗,从而降低发电、输电和用电设备的效率。更有甚者,谐波振荡容易使汽轮发电机产生振荡转矩,可能引起机械振动、涡轮叶片畸变和疲劳破坏。

(2)谐波电压在很多情况下会使正弦波变得更尖锐,不仅导致电机、变压器、电容器等电气设备的磁滞和涡流损耗增加,还会增加绝缘材料所承受的电应力。

谐波电流会增加变压器的铜耗,因此电动机和变压器在严重的谐波负荷下会出现局部过热、振动和噪声增大、温升增加等现象,从而加速绝缘老化,缩短变压器等电气设备的使用寿命,浪费日益宝贵的能源,降低供电可靠性。

(3)由于电动机、变压器、电力电容器、电缆等负荷不断变化,容易与电网中含有的大量谐波源形成串联或并联谐振条件,形成谐波振荡,产生过电压或过电流,危及电动机、变压器等负荷和电力系统的安全运行,造成输配电事故。

(4)电网谐波会引起测量仪表和计量装置的误差,不能实现正确的指示和计量。当断路器开断高次谐波含量的电流时,断路器的开断能力会大大降低,导致电弧重燃、短路甚至断路器爆炸。

(5)另外,由于谐波的存在,容易使电网的各种保护和自动装置误动作或拒动,在通信系统中产生音频干扰,严重时会威胁通信设备和人身安全。

百度百科-谐音